Practica ondas superficiales

Objetivo:

Introducción Teórica
Cuando se hace vibrar la membrana superficial de cualquier líquido, se generan ondas de característica fundamentalmente superficial. El tipo de ondas generado depende del tipo de generador; un generador puntual produce ondas con frentes circulares, mientras que un generador recto (lineal) produce ondas con frentes lineales paralelos. La figura 1, muestrapictóricamente la representación de ambos tipos de frentes de ondas.
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Figura 1. Generación de ondas superficiales y formación de frentes de onda:
circulares y rectilíneos.
 
Las características físicas de las ondas superficiales generadas, están relacionadas directamente con el agente generador de estas ondas; en este caso el agente generador es la presión de unchorro intermitente de aire que incide sobre la membrana superficial del líquido; la frecuencia de excitación de esto chorros de aire (f) está relacionada con la longitud de ondas (l) de las ondas generadas y con la velocidad de propagación de las mismas (v), a través de la ecuación:
v = fl
 
PROPIEDADES DE TRANSPORTE DE LAS ONDAS SUPERFICIALES.
 
a) Reflexión y Refracción. Cuando un frentede ondas encuentra un obstáculo en su camino, parte del frente de onda se refleja (regresa hacia su dirección de incidencia) , mientras que otra parte cruza el obstáculo, es decir se refracta; la figura 2 muestra esquemáticamente este fenómeno, para el caso de un frente de ondas superficiales.
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Figura 2. Reflexión y refracción de un frente de ondas superficialesrectilíneas.
 
b) Superposición de ondas superficiales. Cuando un frente de ondas se cruza con otro, ocurre el fenómeno de superposición de ondas, el resultado de la superposición depende de las características de las ondas y de la forma en la cual se cruzan. La figura 3 ilustra dos posibilidades que pueden ocurrir.
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Figura 3. Reflexión de ondassuperficiales rectilíneas por un obstáculo

c) Difracción de ondas superficiales. Cuando las ondas se superponen, ocurre el fenómeno de interferencia en este fenómeno dos o más ondas componentes se “unen” para formar otra onda, las características de la onda resultante dependen de la amplitud, frecuencia y fase de las ondas componentes. Dependiendo de la fase de ambas ondas, la interferenciapuede ser parcial o máxima en ese último caso esta interferencia puede ser totalmente constructivo o totalmente destructiva.
 
Cuando la interferencia es totalmente constructiva, la amplitud de la onda resultante es la suma de las ondas componentes, mientras que si la interferencia es totalmente destructiva la amplitud de la onda resultante cero, es decir la onda desaparece en el espacio dondeocurre la interferencia. La figura 5 muestra la interferencia de dos frentes de ondas circulares.
 
Uno de los fenómenos más representativos de la superposición e interferencia de ondas, es el fenómeno de difracción.
 
Este fenómeno puede ser visualizado con mucha claridad utilizando obstáculos de diferentes tamaños o bien un obstáculo grande con ranuras de distintos tamaños. Cuando un frentede ondas incide sobre una ranura colocada sobre un obstáculo grande (ver figura 4), el patrón de ondas resultantes después del obstáculo, depende fundamentalmente del ancho de la ranura y se pueden presentar las siguientes posibilidades:
 
· Si el ancho de la ranura es mayor que la longitud de onda del frente, entonces el frente de ondas pasa la ranura prácticamente sin alteración, excepto porpequeñas perturbaciones en los bordes de la ranura, donde se forman débiles frentes secundarios de ondas circulares.
· Si el ancho de la ranura es del orden de la longitud de onda, ocurre el fenómeno de difracción de las ondas, formándose después del obstáculo un patrón de difracción bien acentuado, con un máximo principal y máximos secundarios (Figura 5).
· Si el ancho de la ranura es mucho...